【STM32】AHT20温湿度传感器的数据采集

一、I2C原理

（一）I2C

I2C 通讯协议**(Inter－Integrated Circuit)**是由 Phiilps 公司开发的，由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备（那些电平转化芯片），现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。

I2C只有一跟数据总线 SDA(Serial Data Line)，串行数据总线，只能一位一位的发送数据，属于串行通信，采用半双工通信

半双工通信：可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行，必须轮流交替进行，其实也可以理解成一种可以切换方向的单工通信，同一时刻必须只能一个方向传输，只需一根数据线。

对于I2C通讯协议把它分为物理层和协议层物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性（硬件部分），确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准（软件层面）。

（二）软件I2C

软件模拟I2C：即直接使用CPU内核按照 I2C 协议的要求控制GPIO输出高低电平。如控制产生 I2C 的起始信号时，先控制作为 SCL 线的 GPIO 引脚输出高电平，然后控制作为SDA线的GPIO引脚在此期间完成由高电平至低电平的切换，最后再控制SCL 线切换为低电平，这样就输出了一个标准的 I2C 起始信号。
软件模拟 I2C 则可以使用任意 GPIO 引脚，相对比较灵活。

（三）硬件I2C

硬件 I2C：是指直接利用 STM32 芯片中的硬件 I2C 外设，该硬件I2C外设跟 USART串口外设类似，只要配置好对应的寄存器，外设就会产生标准串口协议的时序。使用它的2C 外设则可以方便地通过外设寄存器来控制硬件I2C外设产生2C协议方式的通讯，而不需要内核直接控制引脚的电平。
硬件 I2C 直接使用外设来控制引脚，可以减轻 CPU 的负担。不过使用硬件I2C 时必须使用某些固定的引脚作为 SCL 和 SDA。

二、AHT20温度传感器

1.外观图
正面（有孔）：
在这里插入图片描述
2.原理图

3.温湿度测量范围
温度范围为：测量范围为 -40 ℃ ~+ 85 ℃ 精度±0.3℃。

湿度范围为：测量范围为0% - 100% 精度为±2%RH。

4.通讯方式（I2C协议）
采用I2C的接口方式，I2c通讯方式：SCL --> 时钟线、SDI --> 数据线。

5.产品特性（根据官方参考资料）

SDA弓|脚用于传感器的数据输入和输出。当向传感器发送命令时，SDA在串行时钟SCL的.上升沿有效，且当SCL为高电平时，SDA必须保持稳定。
在SCL下降沿之后，SDA值可被改变。
注意事项：
SCL、 SDA的.上拉电压必须由VDD供电，供电电压范围为2.2~5 5V。
VDD和GND之间需加容值为10uF去耦电容。
参数表如图：
在这里插入图片描述

6.优点
高精度，完全校准
极高的可靠性与卓越的长期稳定性（较上一代aht10有极大的提升）
抗干扰能力强
性价比极高
适用于恶劣的环境条件

AHT20更为具体信息请到官方下载对应产品介绍文档，资料链接如下:
http://www.aosong.com/class-36.html

三、AHT20实现温湿度传输

1、配置CubeMX

通过CubeMX配置好对应引脚以及串口
在这里插入图片描述
本次实验使用PB6模拟SCL,PB7模拟SDA

2、代码

在野火提供的示例代码中，打开一个只包含固件库的空项目。向工程中添加相关代码，添加代码的具体内容请参考下面链接：
https://blog.csdn.net/hhhhhh277523/article/details/111397514

3、主要代码分析

①AHT20芯片的使用过程

void  read_AHT20_once(void)
{delay_ms(10);reset_AHT20();//重置AHT20芯片delay_ms(10);init_AHT20();//初始化AHT20芯片delay_ms(10);startMeasure_AHT20();//开始测试AHT20芯片delay_ms(80);read_AHT20();//读取AHT20采集的到的数据delay_ms(5);
}

②AHT20芯片读取数据

void read_AHT20(void)
{uint8_t   i;for(i=0; i<6; i++){readByte[i]=0;}I2C_Start();//I2C启动I2C_WriteByte(0x71);//I2C写数据ack_status = Receive_ACK();//收到的应答信息readByte[0]= I2C_ReadByte();//I2C读取数据Send_ACK();//发送应答信息readByte[1]= I2C_ReadByte();Send_ACK();readByte[2]= I2C_ReadByte();Send_ACK();readByte[3]= I2C_ReadByte();Send_ACK();readByte[4]= I2C_ReadByte();Send_ACK();readByte[5]= I2C_ReadByte();SendNot_Ack();//Send_ACK();I2C_Stop();//I2C停止函数//判断读取到的第一个字节是不是0x08，0x08是该芯片读取流程中规定的，如果读取过程没有问题，就对读到的数据进行相应的处理if( (readByte[0] & 0x68) == 0x08 ){H1 = readByte[1];H1 = (H1<<8) | readByte[2];H1 = (H1<<8) | readByte[3];H1 = H1>>4;H1 = (H1*1000)/1024/1024;T1 = readByte[3];T1 = T1 & 0x0000000F;T1 = (T1<<8) | readByte[4];T1 = (T1<<8) | readByte[5];T1 = (T1*2000)/1024/1024 - 500;AHT20_OutData[0] = (H1>>8) & 0x000000FF;AHT20_OutData[1] = H1 & 0x000000FF;AHT20_OutData[2] = (T1>>8) & 0x000000FF;AHT20_OutData[3] = T1 & 0x000000FF;}else{AHT20_OutData[0] = 0xFF;AHT20_OutData[1] = 0xFF;AHT20_OutData[2] = 0xFF;AHT20_OutData[3] = 0xFF;printf("读取失败！！！");}printf("\r\n");//根据AHT20芯片中，温度和湿度的计算公式，得到最终的结果，通过串口显示printf("温度:%d%d.%d",T1/100,(T1/10)%10,T1%10);printf("湿度:%d%d.%d",H1/100,(H1/10)%10,H1%10);printf("\r\n");
}